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卡尔达肖夫指数|卡尔达肖夫指数：我们如何衡量一个文明的技术进步？


实话实说——我们已经经历过了地球上的各种障碍——战争、饥荒、洪水、流行病、环境破坏(这样的例子还有很多) 。 幸运的是 ， 也有很多好事情在等着我们——电的广泛运用和互联网的出现 ， 对月球和火星等天体的探索 ， 以及在大型强子对撞机中发现希格斯玻色子等等 。
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火星漫游者
火星漫游者(图片来源:Pixabay)

那么 ， 在周遭混乱的局面之中 ， 我们如何衡量出所有令人振奋的科学创新与发现呢?伴随着对技术创新的不懈追求 ， 我们正面临着越来越多的灾难 。 可怕的灾难和巧妙的创新如此对立地结合在一起 ， 我们又如何评估我们作为一种文明的进步呢?
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1964年 ， 俄罗斯物理学家尼科莱·卡尔达肖夫（Nicolai Kardashev）首次尝试对文明进程进行分级与分类 。 他的模型被称为“卡尔达肖夫指数”(Kardashev scale) ， 该指数以文明能够利用的能源数量为基础 ， 来衡量文明的技术进步程度 。 大体上来说 ， 一个文明拥有的技术越先进 ， 能够利用的能源就越多 。 随着能源利用率的提高 ， 文明社会可以进一步改进技术 。 卡尔达肖夫认为 ， 人类文明将达到其技术和利用能源的能力所能达到的程度 。

最初的卡尔达肖夫指数
在他1964年发表的论文《外星文明的信息传递》中 ， 尼科莱·卡尔达肖夫（Nicolai Kardashev）提出了一个基于其能源利用能力的文明分类三级体系：
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I型
这是技术进步的第一个层次 ， 在这一阶段 ， 文明能够利用它所居住的星球上的所有能源 。 对于地球来说 ， 这个值大约为7×1017瓦 。 然而 ， 目前我们只能利用4×1012瓦的能源 。 因此 ， 按照卡尔达肖夫指数的标准 ， 即使是技术先进的文明的第一阶段 ， 我们仍然有一段路要走！一些科学家认为 ， 考虑到目前技术进步的速度 ， 我们可能在几个世纪后实现这一目标 。
II型
第二类是技术中等先进的文明 ， 它可以利用所在的恒星所辐射的能量 。 这一阶段包括某种文明建造一个戴森球的能力——一个理论上的想法 ， 即压缩太阳以获取其所有能量 。 如果我们进入这个阶段 ， 我们将能够利用来自我们的恒星太阳的4×1026瓦 。
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戴森球的具象化
假设的戴森球体（图片来源：В?щун/Wikimedia Commons）

III型
第三类文明将是所有文明中最先进的 ， 拥有利用整个银河系输出的能量的能力 ， 大约是第二类文明所能达到的100亿倍 。 这个群体可以在整个星系中殖民 ， 并利用居住所在地的数十亿恒星的能量 。 卡尔达肖夫提出 ， 这样一个文明可以获得与星系亮度相当的能量 ， 因此如果以银河系为例 ， 它将转化为能够利用4×1037瓦的能量！
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卡尔达肖夫指数中定义的三种文明的能源消耗的估计(图片来源:Indif/Wikimedia Commons)

人类文明的现状
正如我们所见 ， 尽管我们自以为是地球上最智慧的生物 ， 但作为一个文明 ， 我们甚至还没有达到这个级别的第一级!

未来主义者木谷美雄（Michio Kaku）认为 ， 要达到I型还需要几百年时间 。 但是 ， 第二种级别可能需要几千年才能达到 ， 而最高级别的第三种类型需要非常漫长的等待——100万年!
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著名科学交流者木谷美雄（Michio Kaku）（图片来源：Flickr）

卡尔·萨根（Carl Sagan）试图通过考虑中间值（原始的卡尔达肖夫指数中并未考虑）来为人类文明的当前进展计算一个明确的卡尔达肖夫值 ， 更具体地说 ， 就是通过插值和外推给出类型I到类型III的值 。 为此 ， 他提出了以下公式:
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此处:

K =卡尔达肖夫值（Kardashev value）

P=一个文明的利用能力（Power the civilization uses）

利用外推法 ， 他认为这是一种“0型”的文明（最初并不是由卡尔达肖夫定义） ， 并计算出卡尔达肖夫值在1973年时为0.7 ， 显然 ， 当时人类是使用了10太瓦的电力 。
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